无刷电机这个部件我虽然玩了十几年了，但是从来没有系统的去学习过，如果现在再去啃电机与拖动的课本肯定是不明智的，所以，还是利用当下的AI和网络知识，重新认识一下电机。

我最早接触的电机就是无刷电机，当然小时候玩的四驱车不算在内，刚毕业的时候，误打误撞的进入了无人机这个领域，那时候大疆还没怎么出名，这个行业貌似都是一群模友在折腾。我开始折腾的是固定翼上的那个主电机，它是无刷的。

上面图中的无刷电机看起来还是很复杂的，包含了一堆的绕线，一堆的磁钢，一个小PCBA，还有三根线，但是，如果我们把它简化一下，其实就是一个初一物理知识范畴的东西。

首先，无论电机的绕组有多少个，最终，它实际上都是三组，本质上它们都是一根绳上的蚂蚱，这里确切的说是三根绳，三根绳的一端拧在一起，另外的一端则通过电线引出来座位电流的输入端。所以，从上图的电机简图中可以看出，我们只要给其中一相通一个电流，中间的磁铁就会被吸过去定在那里。由此，我们就可以按照先后顺序，给ABC三相灌入电流，电流在线圈上产生磁场，从而一步一步的拖着中间的磁铁转动。

细心的朋友可能已经发现，我们只有三个抽头，它们的一端接在一起，被叫做公共点，这个公共点并没有引出来，如何按顺序给每个相线灌入电流呢？

没错，从简化的原理看，我们应该将六根线全部进出来，这样我们才可以一相一相的单独控制，不过这样做并不是最优的设计，即便把公共端引出来，变成4条线也并不是最好的选择。

按照星形接线法，我们从A相灌入电流，从C相输出电流，在两个线圈上产生的磁场正好相反，这样可以做到相邻两相线圈一个推一个拉，形成合力且减小了转矩脉动。

同时，我们还要考虑驱动的成本，如果三个线圈分别控制，每个线圈我们都需要一组H桥来驱动，这样就得需要12个MOS管来驱动了，很显然，这样也很不划算。

因此，这里我们就可以引申出无刷直流电机的六步换向法了。

六步换向法是一种两两导通的控制方式，顾名思义就是同一时刻只有两相通过电流，另一相没有电流流过。

我们把三个半桥的控制电流接入电机后，看的就明朗了很多。

当我们将电机三相线ABC，或者称为UWV的相线两两次第导通时，就会产生一个旋转的磁场，磁场中的转子，也就是那个磁铁就会跟着磁场转动起来。

如果换成三三导通来控制也是可以的，只要控制好三个线圈产生的磁场的合力，能够均匀的，匀速的旋转起来，磁场中心的磁铁就会被磁力拖着转动起来。

FOC的控制方法就是三三导通，我们可以看出三三导通时的合力方向如下：

上面图中，要注意看电流的输入和输出，一个线圈流入电流I，另外两个线圈则分别溜出电流I/2。它们产生的磁场合力则使用大大的虚线箭头表示。

现在看来，无论是六步换向法的两两导通，还是FOC法的三三导通，都可以产生旋转的磁场来拖动磁铁旋转，但是如果磁铁没跟上怎么办呢？

是的，如果只是生成了旋转的磁场，对磁铁的位置，或者说是旋转的角度不关心，那么大概率磁铁会少跑一圈，或者突然反着转一下，遇上不灵光的磁铁就得乱跳起来。

这就不得不看一下最上面的电机实物图了，里面有个很重要的部分没有分析到，就是那个承载hall传感器的PCB板子。这个板子非常简单，就是三个hall效应传感器，当磁铁的N或者S级划过它们的表面时，他会输出一个对应的高电平和低电平。

在一个电器周期内，三个hall的表面都会被磁铁的N和S级划过一下，因此会产生6个跳变，我们就是根据这6个跳变来判断当前磁铁的角度信息的。一般情况下，我们三个hall排列角度为120度，也就是均匀的分布在整个圆周上。

为了让PCB板面积更小一些，我们只需要在一个电周期内，也就是三相绕组的一个组内均匀分布hall传感器就可以了。